Kodierer zur Umwandlung einer analogen Eingabe in Digitalsignale

Abstract

 Die Erfindung betrifft einen Kodierer zur Umwandlung einer analogen Eingabe in Digitalsignale, mit auf einer Leiterplatte (5) angeordneten rotationssymmetrischen Bahnen (1, 2, 3 und 4). Diese Bahnen (1, 2, 3 und 4) weisen eine vorbestimmte Anzahl von Kontaktfelder (6, 22, 23, 24, und 25) auf. Bei Betätigung eines nicht dargestellten Drehknopfes durch einen Benutzer wird ein Mitnehmer (13) um eine Achse A verdreht, wodurch Kontaktfinger (12) über die Bahnen (1, 2, 3 und 4) bewegt werden. Die Kontaktfinger (12) treten hierbei mit vorbestimmten Kontaktfeldern (6, 22, 23, 24, und 25) in Kontakt, wodurch es zu einem Stromfluß kommt. Über eine Auswerteeinheit (21) kann nun auf die entsprechende Position des Mitnehmers (13) geschlossen werden und dadurch auf die analoge Eingabe.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft einen Kodierer zur Umwandlung einer analogen Eingabe in Digitalsignale und insbesondere einen Drehschalter zur Einstellung von Sollwerten für Heizungsregelungen, der eine hohe Funktionssicherheit und eine geringe Baugröße aufweist.

[0002] Gemäß dem Stand der Technik sind Drehschalter zur vorzugsweisen Einstellung von Sollwerten für Regelungen bekannt. Dem jeweiligen Benutzer soll es ermöglicht werden, eine Einstellung mit einer analogen Skala vorzunehmen, wobei dann digitale Signale direkt an eine Auswerteelektronik weitergeleitet werden. Sollen etwa 28 Einstellschritte über einen digitalen Signalausgang realisiert werden, so wird eine Auflösung von 5 Bit benötigt. Zur Realisierung dieser Auflösung sind üblicherweise sechs Kontaktfinger nötig.

[0003] Eine hohe Anzahl von Kontaktfingern ergibt zunächst eine relativ große Baugröße und weiterhin sinkt mit jedem Kontaktfinger die Funktionssicherheit.

[0004] Aufgabe der Erfindung ist es einen Kodierer zur Umwandlung einer analogen Eingabe in Digitalsignale zu schaffen, der eine geringe Baugröße und eine reduzierte Störanfälligkeit aufweist.

[0005] Die Aufgabe wird gemäß den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs gelöst. Die abhängigen Patentansprüche zeigen vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterentwicklungen der Erfindung auf.

[0006] Erfindungsgemäß ist ein Kodierer zur Umwandlung einer analogen Eingabe in Digitalsignale vorgesehen, der eine vorbestimmte Anzahl von Kontaktfingern und eine vorbestimmte Anzahl von Bahnen aufweisen kann, wobei die Anzahl der Kontaktfinger der Anzahl der vorgesehenen Bahnen entspricht. Die Anzahl der Kontaktfinger kann der Anzahl der Bahnen entsprechen, wobei jedoch angemerkt werden soll, daß dies nicht eine Bedingung für das Funktionieren der Erfindung ist. Weiterhin kann die Anzahl der Kontaktfinger und damit die Anzahl der Bahnen ≥ 2 sein.

[0007] Erfindungsgemäß können weiterhin Mittel vorgesehen sein, die eine Spannung zwischen den Kontaktfingern und Kontaktfeldern anlegen, die den Bahnen zugeordnet sind. Weiterhin kann eine Auswerteeinheit vorgesehen sein, zur Auswertung der analogen Einstellung über eine Erfassung eines Stromflusses zwischen zumindest einem Kontaktfinger und einem Kontaktfeld, wobei zumindest eine Bahn zumindest zwei Kontaktfelder aufweisen kann, die zueinander elektrisch isoliert sind und über getrennte Leitungen mit der Auswerteeinheit verbunden sind und wobei zumindest eine Bahn zumindest zwei Kontaktfelder aufweisen kann, die elektrisch miteinander verbunden sind und weiterhin über eine Leitung mit der Auswerteeinheit verbunden sind.

[0008] Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung und insbesondere dadurch, daß die Kontaktfelder einer Bahn elektrisch voneinander isoliert sind ist es möglich, einen Kodierer zu schaffen, welcher bei gleichem Platzbedarf, verglichen mit einem üblichen Kodierer mit der gleichen Anzahl von Bahnen, eine höhere Abstufung der Einstellschritte ermöglicht. Wie oben schon erwähnt, kann das dadurch erreicht werden, daß beispielsweise eine Bahn mehrere Bits repräsentiert.

[0009] Erfindungsgemäß kann dadurch der Durchmesser eines Drehschalters reduziert werden und die Störanfälligkeit wird stark herabgesetzt, da beispielsweise für 28 Einstellschritte nunmehr nur noch 4 Kontaktfinger nötig sind (im Vergleich zu 6 Kontaktfingern gemäß dem Stand der Technik).

[0010] Erfindungsgemäß können die Bahnen auf einer Leiterplatte ausgebildet sein und rotationssymmetrisch um eine Achse A angeordnet werden. Durch eine derartige Anordnung kann ein sehr platzsparender Kodierer realisiert werden und es ist möglich, mehrere Bauelemente zusammen mit dem Kodierer in einem Arbeits- bzw. Herstellungsvorgang zu produzieren.

[0011] Weiterhin können die Kontaktfinger an einer Kontaktgabel angeordnet sein, wobei dann die Kontaktgabel wiederum mit einem Mitnehmer in Verbindung steht, welcher um die Achse A drehbar ist, so daß sich die Kontaktfinger bei einer Drehbewegung des Mitnehmers über die Bahnen und damit über die an den Bahnen vorgesehenen Kontaktfelder bewegen können.

[0012] An dieser Stelle sei angemerkt, daß natürlich anstatt der rotationssymmetrischen Anordnung der Bahnen auch eine Anordnung derselben in Längsrichtung denkbar ist. Die Kontaktfinger müßten dann in Längsrichtung bewegt werden, um in Kontakt mit den Kontaktfeldern zu kommen. Weiterhin wäre es denkbar, die Bahnen etwa an der Innenseite einer Trommel vorzusehen, wobei dann entweder die Kontaktfinger entlang der Innenseite der Trommel bewegt werden würden oder die Trommel würde bei feststehenden Kontaktfingern bewegt werden.

[0013] Erfindungsgemäß erfolgt eine Stromleitung zwischen dem jeweiligen Kontaktfinger und dem Kontaktfeld, mit dem der Kontaktfinger mechanisch in Kontakt kommt. Aus dem entsprechenden Stromfluß und der zugeordneten Position des Kodierers kann über eine entsprechende Wahrheitstabelle durch die Auswerteeinheit ein Digitalsignal an eine entsprechend vorgesehene Recheneinheit ausgegeben werden.

[0014] Um es dem Benutzer beim Einstellen des Kodierers zu erleichtern gewünschte Analogwerte einzustellen, können entsprechende Rastmittel vorgesehen sein, welche ein Einstellen des Kodierers erleichtern.

[0015] Weiterhin kann erfindungsgemäß ein Zwei-Bit-Encoder realisiert werden, welcher auf dem gleichen Funktionsprinzip beruht.

[0016] Neben dem oben erwähnten Kontaktprinzip zwischen dem jeweiligen Kontaktfinger und den Kontaktfeldern, welche in bzw. auf entsprechenden Bahnen angeordnet sind und über einen mechanischen Kontakt einen Stromfluß ermöglichen, können natürlich auch andere Positionserkennungsprinzipien angewendet werden. Zum einen wäre etwa eine optische Positionserkennung mit einer Leuchtdiode und einem Lichterkennungssensor denkbar. Über entsprechende induktive Erkennungsmethoden, beispielsweise mit einem Hall-Sensor, könnte ebenso eine Kodierung vorgenommen werden.

[0017] Anstatt des oben erwähnten rotationssymmetrischen Anordnen der Bahnen (Drehkodierer) könnte etwa auch ein Schiebekodierer mit dem gleichen erfindungsgemäßen Prinzip in vorteilhafter Weise realisiert werden. Hierbei wären die Bahnen längs angeordnet. Denkbar wäre es weiterhin einen Kodierer zu schaffen, der durch Drücken etwa auf einen vorgesehenen Knopf oder einen Hebel diese Bewegung in Digitalsignale umsetzt. Die Bahnen wären dann beispielsweise an der Außenwand des Knopfs vorgesehen und würden sich an entsprechenden Kontaktfingern vorbeibewegen.

[0018] Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand von schematischen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1

Eine Explosionsdarstellung eines Kodierers gemäß der Erfindung;

Fig. 2

ein Beispiel einer Anordnung von Kontaktfeldern in Kontaktbahnen und das zugehörige Bitmuster und

Fig. 3

ein Beispiel eines Bitmusters für einen Zwei-Bit-Encoder.

[0019] Die Fig. 1 zeigt eine Leiterplatte 5, auf der vier Bahnen 1, 2, 3 und 4 rotationssymmetrisch um eine Achse A angeordnet sind.

[0020] Die Bahnen weisen eine vorbestimmte Anzahl von Kontaktfeldern 6, 22, 23, 24, 25 auf. Die Kontaktfelder 6 der Bahn 1 sind elektrisch miteinander verbunden und weiterhin mit einer Auswerteeinheit (siehe Fig. 2). Das gleiche gilt für die Kontaktfelder 6 der Bahnen 2 und 3. Die Kontaktfelder 22, 23, 24, 25 der Bahn 4 weisen jeweils eine eigene Leitung 7, 8, 9 und 10 auf. Die in dieser Figur dargestellten Leitungen führen zu der Auswerteeinheit.

[0021] Der Kodierer weist weiterhin eine Kontaktgabel 11 auf, an der Kontaktfinger 12 vorgesehen sind. Die Kontaktgabel 11 ist an einem Mitnehmer 13 vorgesehen, welcher um die Achse A drehbar ist. An dem Mitnehmer 13 ist eine Welle 14 vorgesehen, die an dem dem Mitnehmer 13 gegenüberliegenden Ende eine Abflachung 15 aufweist. Die Abflachung 15 dient zum positionsgenauen Aufstecken eines nicht dargestellten Drehknopfes, welcher vom Benutzer betätigt werden kann.

[0022] Der Mitnehmer 13 weist weiterhin Einbuchtungen 16 auf, in welche ein Rastmittel 17 eingreifen kann. Das Rastmittel 17 kann etwa eine Kugel sein, welche über eine Feder vorgespannt ist. Die Einbuchtungen 16 im Zusammenhang mit dem Rastmittel 17 können eine positionsgenaue Verdrehung des Mitnehmers 13 ermöglichen. Wird nun der Mitnehmer über die Welle 14 gedreht, so werden die Kontaktfinger 12 über die Bahnen 1, 2, 3 und 4 bewegt. Hierbei treten die Kontaktfinger mit den an den Bahnen 1, 2, 3 und 4 angeordneten Kontaktfeldern 6, 22, 23, 24 und 25 in Kontakt, wodurch es zu einem entsprechenden Stromfluß kommt. Dieser Stromfluß kann dann von der Auswertereinheit erfaßt und entsprechend einer Wahrheitstabelle 26 ausgewertet werden.

[0023] Die Fig. 2 zeigt eine schematische Darstellung der Bahnen 1, 2, 3 und 4. Die Bahn 1 ist über eine Leitung 18 mit einer Auswerteeinheit 21 verbunden. Die Bahn 2 ist über eine Leitung 19 und die Bahn 3 über eine Leitung 20 mit der Auswerteeinheit 21 elektrisch verbunden.

[0024] Die Bahn 4 enthält in diesem Beispiel vier Kontaktfelder 22, 23, 24 und 25. Diese Kontaktfelder 22, 23, 24 und 25 sind über die Leitungen 7, 8, 9 und 10 jeweils einzeln mit der Auswerteeinheit 21 verbunden.

[0025] Weiterhin ist in der Fig. 2 eine Einteilung des Kodierers in 28 Stellungen dargestellt. Über eine in der unteren Hälfte der Fig. 2 dargestellte Warheitstabelle 26 kann nun die Auswerteeinheit 21 jede Stellung in einen Digitalwert umwandeln. In diesem Fall hätte der Mitnehmer 13 28 Einbuchtungen 16. Jeder Raststellung des Mitnehmers 13 entspricht einer exakt definierten Position der Kontaktfinger 12 auf den Bahnen 1, 2, 3 und 4 und damit auf den Kontaktfeldern 6, 22, 23, 24 und 25. Würde etwa die Kontaktgabel 11 mit den vier Kontaktfingern 12 die Position "1" einnehmen, so würde sich der Kontaktfinger "1" (der Kontaktfinger 12, welcher der Bahn 1 zugeordnet ist) auf einem Kontaktfeld 6 befinden. Der Kontaktfinger "2", welcher der Bahn 2 zugeordnet ist und der Kontaktfinger "3", der der Bahn 3 zugeordnet ist würden sich nicht auf einem Kontaktfeld 6 befinden. Der Kontaktfinger "4", welcher der Bahn 4 zugeordnet ist würde sich auf dem Kontaktfeld 22 befinden. Über die Kontaktfinger 12 und insbesonder über die Kontaktfinger "1" und "4" kann nun ein Stromfluß über die entsprechenden Kontaktfelder 6 und 22 erfolgen, und zwar über die Leitungen 18 und 7. Die Auswerteeinheit 21 erfaßt somit einen Binärcode 1001000 (siehe untere Darstellung der Fig. 2). Wie aus der Wahrheitstabelle 22 der Fig. 2 entnehmbar ist, hat jede der 28 Stellungen einen unterschiedlichen Binärcode, welcher über die Auswerteeinheit 21 und die entsprechenden Leitungen 7, 8, 9, 10, 18, 19 und 20 ausgewertet werden kann.

[0026] Die Fig. 3 zeigt eine Abwandlung des vorgenannten Kodierers, nämlich einen 2-Bit-Encoder. Die Kontaktfelder 22, 23, 24 und 25 werden als gleiches Potential angesehen. Gemäß dieser Ausführungsform könnte etwa eine Drehung eines Drehschalters um 360° in acht Schritte aufgeteilt werden. Der Kodierer könnte beispielsweise zwischen einer Rechtsdrehung und einer Linksdrehung unterscheiden, und zwar durch eine Versetzung der Bahnen 2 und 3 zueinander. Bei einer Rechtsdrehung kommt das Kontaktfeld 6 der Bahn 2 zuerst, so daß von der Bahn 2 zuerst ein Signal von der Auswerteeinheit 21 erfaßt wird. Dadurch kann auf eine Rechtsdrehung geschlossen werden. Bei einer Linksdrehung kommt der entsprechende Kontaktfinger 12 zuerst mit einem Kontaktfeld 6 der Bahn 3 in Kontakt, so daß die Auswerteeinheit 21 dadurch auf eine Linksdrehung schließen kann.

[0027] Der erfindungsgemäße Kodierer kann beispielsweise zum Einstellen von Sollwerten für Heizungsregelungen verwendet werden. Weiterhin kann der Kodierer als Drehschalter ausgebildet sein. Es sei jedoch ausdrücklich angemerkt, daß die Erfindung nicht auf diese Anwendungen und auf diese Ausgestaltung beschränkt ist. Selbstverständlich kann die Erfindung in allen Gebieten eingesetzt werden, in denen eine analoge Bewegung in ein Digitalsignal umgesetzt werden soll.

Ansprüche

1. Kodierer zur Umwandlung einer analogen Eingabe in Digitalsignale, mit

einer vorbestimmten Anzahl Nk≥ 2 Kontaktfingern (12),

einer vorbestimmten Anzahl Nb≥ 2 Bahnen (1, 2, 3, 4), wobei

,

Mitteln zum Anlegen einer Spannung zwischen den Kontaktfingern (12) und an den Bahnen (1, 2, 3, 4) zugeordneten Kontaktfeldern (6, 22, 23, 24, 25),

einer Auswerteeinheit (21) zur Auswertung der analogen Einstellung über eine Erfassung eines Stromflusses zwischen zumindest einem Kontaktfinger (12) und zumindest einem Kontaktfeld (6), wobei

zumindest eine Bahn (4) zumindest zwei Kontaktfelder (22, 23, 24, 25) aufweist, die zueinander elektrisch isoliert sind und über getrennte Leitungen (7, 8, 9, 10) mit der Auswerteeinheit (21) verbunden sind und wobei zumindest eine andere Bahn (1, 2, 3) zumindest zwei Kontaktfelder (6) aufweist, die elektrisch miteinander und über eine Leitung (18, 19, 20) mit der Auswerteeinheit (21) verbunden sind.

2. Kodierer nach Anspruch 1, dgd die Bahnen (1, 2, 3 und 4) auf einer Leiterplatte (5) ausgebildet sind.

3. Kodierer nach Anspruch 1 oder 2, dgd die Bahnen (1, 2, 3, 4) rotationssymmetrisch bezüglich einer Achse A zueinander in einer Ebene angeordnet sind.

4. Kodierer nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 3, dgd die Kontaktfinger (12) derart drehbar um die Achse A angeordnet sind, daß sie in der Lage sind, über die Bahnen (1, 2, 3, 4) zu laufen, wobei jeweils einer Bahn (1, 2, 3, 4) ein Kontaktfinger (12) zugeordnet ist.

5. Kodierer nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktfinger (12) an einer Kontaktgabel (11) angeordnet sind und die Kontaktgabel (11) an einem Mitnehmer (13), der um die Achse A drehbar ist.

6. Kodierer nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß Rastmittel (17) vorgesehen sind, die eine schrittweise Bewegung des Mitnehmers (13) ermöglichen, so daß die Kontaktfinger (12) bei jeder Rastung um ein äquidistantes Drehwinkelinkrement weiterbewegt werden und dabei jeweils vordefinierte Positionen auf den Bahnen (1, 2, 3, 4) einnehmen.

7. Kodierer nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktfelder (6, 22, 23, 24, 25) auf den Bahnen (1, 2, 3 und 4) gemäß einer vordefinierten Warheitstabelle (26) angeordnet sind.

8. Kodierer nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß vier Bahnen (1, 2, 3, 4) und vier Kontaktfinger (12) vorgesehen sind, wobei drei Bahnen (1, 2, 3) jeweils Kontaktfelder (6) aufweisen, die miteinander elektrisch verbunden sind und eine Bahn (4) vorgesehen ist, die vier Kontaktfelder (22, 23, 24, 25) aufweist, die elektrisch zueinander isoliert und jeweils einzeln mit der Auswerteeinheit (21) verbunden sind.

9. Kodierer nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswerteeinheit (21) mit vier Bahnen (1, 2, 3, 4) und vier Kontaktfingern (12) 28 Schaltstellungen erfassen kann.

10. Kodierer nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß ein Bitgeber dadurch realisiert wird, daß die Kontaktfelder (6) der Bahnen (2, 3) zueinander versetzt sind und die Auswerteeinheit (21) daraus eine Links- oder Rechtsdrehung erfassen kann.

11. Kodierer nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Kodierer als Drehschalter ausgebildet ist.

Zeichnung